CN104979421B

CN104979421B - 一种叠层太阳能电池

Info

Publication number: CN104979421B
Application number: CN201410145563.XA
Authority: CN
Inventors: 刘生忠; 李�灿; 王书博; 秦炜; 王辉; 张文华; 张坚
Original assignee: Dalian Institute of Chemical Physics of CAS
Current assignee: Dalian Institute of Chemical Physics of CAS
Priority date: 2014-04-11
Filing date: 2014-04-11
Publication date: 2017-09-26
Anticipated expiration: 2034-04-11
Also published as: CN104979421A

Abstract

本发明涉及一种叠层太阳能电池。该电池由非晶硅薄膜顶电池和钙钛矿中电池和纳米晶硅底电池构成，或者由非晶硅薄膜电池作为顶电池，钙钛矿电池作为底电池的双叠层结构。非晶硅，钙钛矿，纳米晶硅(晶体硅)三种材料的光学带隙非常匹配（1.75eV,1.5eV,1.12eV），可以分段吸收不同波段的光。非晶硅薄膜顶电池和纳米晶硅薄膜底（或者晶体硅，纳米晶硅锗，非晶硅锗）把钙钛矿夹在中间可以保护钙钛矿电池，减少其对大气和水对钙钛矿电池的影响。同时非晶硅顶电池可以吸收紫外光，对钙钛矿子电池起到保护作用。另外，顶层的非晶硅层比钙钛矿电池有更好的紫外和蓝光响应。弥补了钙钛矿中电池的不足。

Description

一种叠层太阳能电池

技术领域

本发明涉及一种基于硅薄膜,晶体硅和钙钛矿叠层太阳电池。

背景技术

钙钛矿相有机金属卤化物通常是一种直接带隙的半导体，带隙宽度约1.1-1.7eV范围可调，在室温下，其具有较强的吸光特性和光致发光特性。基于这种材料的太阳能电池其效率，公开报道的效率可以达到15.6%。但是，钙钛矿相有机金属卤化物易受自然环境的影响，尤其是对水蒸气和氧气非常敏感，钙钛矿材料暴露在空气中，其晶体结构将被破坏，并且被水蒸气溶解从而导致电池的效率下降。同时钙钛矿电池还存在很严重的紫外光诱导衰减问题，单纯的钙钛矿电池受紫外光影响，会很快衰减。

非晶硅薄膜的带隙是1.75eV，使得这种材料的吸收主要集中于太阳光谱的蓝光区而对于红光区的吸收较弱，因此单结非晶硅电池难以满足使用需要。

纳米晶硅，纳米晶硅锗，单晶硅带隙约为1.12eV,非晶硅锗带隙约为1.4eV，这几种材料都有极好的红光响应能力。因而可以作为叠层太阳能电池的底电池，进而提高太阳能电池的红光响应。

将非晶硅薄膜太阳电池，钙钛矿电池，结合构成双叠层电池，或者再加入纳米晶硅（纳米晶硅锗，晶体硅，非晶硅锗）电池，构成一种夹心结构的叠层电池，非晶硅顶电池和纳米晶硅（纳米晶硅锗，晶体硅，非晶硅锗）底电池起到保护钙钛矿电池的作用，避免钙钛矿电池收到空气、水的影响。同时非晶硅子电池可以完全吸收紫外光，可以降低或者消除钙钛矿子电池的紫外诱导衰减效应。

发明内容

本发明提出一种非晶硅薄膜/钙钛矿/纳米晶硅（非晶硅锗，晶体硅，纳米硅锗）叠层太阳电池，三个子电池的带隙分别为1.75eV、1.5eV、1.12eV,极佳的带隙搭配，可以大幅度扩展太阳能电池的光谱响应范围。顶电池和低电池可以起到阻挡层的作用，使得钙钛矿电池免受空气和水的影响。同时，非晶硅的顶电池可以吸收紫外光，避免了钙钛矿电池受到紫外光诱导衰减的影响。

一种叠层太阳能电池，该电池由非晶硅薄膜太阳能顶电池，钙钛矿薄膜太阳能中电池，纳米晶硅薄膜或纳米晶硅锗薄膜或非晶硅锗薄膜太阳能底电池三种子电池组件依次层状叠合构成。

在不同子电池之间加入或不加入透明导电的中间层；

按从上至下的层叠方式，加入透明导电的中间层电池结构依次各层排列按照不同衬底分为两种（以下的“/”表示层与层间隔）：

a.第一衬底/第一背电极/第一N型硅薄膜层（包括N型非晶硅薄膜，N型氧化硅薄膜，N型纳米晶硅薄膜）/第一纳米晶硅I层、纳米晶硅锗I层或非晶硅锗I层/第一P型硅薄膜（包括P型非晶硅薄膜，P型纳米晶硅薄膜，P型碳化硅薄膜，P型纳米晶碳化硅薄膜）/第一一中间层/第一电子传输层/第一钙钛矿吸收层/第一空穴传输层/第一二中间层/第一非晶硅N层/第一非晶硅I层/第一非晶硅P层、或者非晶碳化硅P层或者纳米晶硅P层/第一前电极/第一栅线电极；

或b.第二玻璃/第二前电极/第二P型硅薄膜层（非晶硅P层、或者非晶碳化硅P层或者纳米晶硅P层）/第二非晶硅I层/第二N型硅薄膜层（包括N型非晶硅薄膜，N型氧化硅薄膜，N型纳米晶硅薄膜）/第二一中间层/第二空穴传输层/第二钙钛矿吸收层/第二电子传输层/第二二中间层/第二P型硅薄膜层（非晶硅P层、或者非晶碳化硅P层或者纳米晶硅P层）/第二纳米晶硅I层、纳米晶硅锗I层或非晶硅锗I层/第二N型硅薄膜层(包括N型非晶硅薄膜，N型氧化硅薄膜，N型纳米晶硅薄膜)/第二背电极；

或者，不加入透明导电的中间层电池结构与上述a或b电池结构区别为无其中所述的中间层。

一种叠层太阳能电池，该电池由非晶硅薄膜太阳能顶电池，钙钛矿太阳能中电池，晶体硅或者多晶硅太阳能底电池三种子电池组件依次层状叠合构成。

在不同子电池之间加入或不加入透明导电的中间层；

按从下至上的层叠方式，加入透明导电的中间层电池结构依次各层排列按照不同衬底分为两种：

c.基于N-型硅片的晶体硅底电池(由第三背电极，第三N型硅片，第三P型掺杂层构成)/第三一中间层/第三电子传输层/第三钙钛矿吸收层/第三空穴传输层/第三二中间层/第三N型硅薄膜层（包括N型非晶硅薄膜，N型氧化硅薄膜，N型纳米晶硅薄膜）/第三非晶硅I层/第三P型硅薄膜层（包括非晶硅P层、或者非晶碳化硅P层或者纳米晶硅P层）/第三前电极/第三栅线电极；

或d.HIT类型的底电池(由第四背电极,第四非晶硅N层,第四非晶硅I层1，第四N型硅片,第四非晶硅I层2，第四非晶硅P层构成/第四一中间层/第四电子传输层/第四钙钛矿吸收层/第四空穴传输层/第四二中间层/第四N型硅薄膜层（包括N型非晶硅薄膜，N型氧化硅薄膜，N型纳米晶硅薄膜）/第四非晶硅I层/第四P型硅薄膜层（包括非晶硅P层、或者非晶碳化硅P层或者纳米晶硅P层）第四前电极/第四栅线电极；

一种叠层太阳能电池，该电池由非晶硅太阳能顶电池和钙钛矿太阳能底电池二种子电池组件依次层状叠合构成双叠层电池。

在子电池之间加入或不加入透明导电的中间层；

加入透明导电的中间层电池结构依次各层排列按照不同衬底分为两种：

按从上至下的层叠方式，e.第五玻璃/第五前电极/第五非晶硅P层、或者非晶碳化硅P层、或者纳米晶硅P层/第五非晶硅I层/第五非晶硅N层/第五中间层/第五空穴传输层/第五钙钛矿吸收层/第五电子传输层/第五背电极；

按从下至上的层叠方式，或f.第六衬底/第六背电极/第六电子传输层/第六钙钛矿吸收层/第六空穴传输层/第六中间层/第六非晶硅N层/第六非晶硅I层/第六非晶硅P层、或者非晶碳化硅P层或者纳米晶硅P层/第六前电极/第六栅电极；

玻璃（b1,e1,）为超薄超白玻璃，厚度在0.1-1毫米之间，透光率在92-100%。

前电极（a14，b2,c12,d15,e2,f10）包括但不限于铟锡氧化物半导体透明导电薄膜（ITO）、掺杂氟的氧化锡透明导电薄膜（FTO）、铝掺杂的氧化锌透明导电薄膜（AZO）、聚3，4-乙撑二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸盐透明导电薄膜（PEDOT:PSS）、碳纳米管、石墨烯、金属纳米线、金属纳米线组成的网状结构、纳米厚度金属薄膜中的一种，两种或两种以上材料构成和复合薄膜。

非晶硅子电池由p型硅薄膜层（包括P型非晶硅薄膜，P型纳米晶硅薄膜，P型碳化硅薄膜等，厚度范围为10-15nm）、本征非晶硅薄膜吸收层与n型硅薄膜层组成,厚度范围为15-25nm。本征层厚度为250-350nm,所使用的方法为PECVD。

纳米晶硅（纳米晶硅锗，非晶硅锗）子电池又P型硅薄膜层（P型非晶硅薄膜，或者P型纳米晶硅薄膜，P型碳化硅薄膜等，厚度为10-15nm），本征非晶硅薄膜吸收层，N型硅薄膜（包括N型非晶硅薄膜，N型纳米晶硅薄膜，厚度范围为15-20nm）层组成，I层厚度为1000-2000μm，说使用的方法为PECVD。

中间层为单层或双层结构，厚度为5-200nm；单层透明中间层为石墨烯、氧化石墨烯、PEDOT:PSS、氧化钼、碳纳米管中的一种或两种以上材料组成；双层中间层材料为ITO/石墨烯、ITO/氧化石墨烯、ITO/PEDOT:PSS、ITO/氧化钼、ITO/碳纳米管、AZO/石墨烯、AZO/氧化石墨烯、AZO/PEDOT:PSS、AZO/氧化钼、或AZO/碳纳米管中的一种。

钙钛矿子电池由空穴传输层，钙钛矿光吸收层，电子传输层组成，空穴传输层的材料包括但不限于spiro-MeoTAD,P3HT,PTAA,PCPDTBT,PCBTDPP,等中的一种，所使用的方法为旋涂或者喷涂。钙钛矿吸收层厚度为50-500nm。所使用的方法为旋涂或者热蒸发。所使用的方法为旋涂或者热蒸发，电子传输层的材料包括但不限与TiO2，GO，Zn0中。

所述背电极（a2,b14,e10,f2）包括但不限于铝、银、钙、氟化锂、碳酸铯、石墨烯、氮掺杂石墨烯、氧化石墨烯衍生物、共轭聚电解质、离子液体、聚氨酯中的一种，两种或两种以上材料构成。

所述衬底包括但不限于不锈钢箔、铝箔、柔性玻璃、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚酰亚胺(PI)中的一种；所述栅线电极(a15,c13,d16,f11)在具有栅格结构时朝向入射光。

本发明涉及一种由非晶硅薄膜,钙钛矿,纳米晶硅（或者晶体硅，纳米晶硅锗，非晶硅锗）构成的叠层太阳能电池。该电池由非晶硅薄膜顶电池和钙钛矿中电池和纳米晶硅（或者晶体硅，纳米晶硅锗，非晶硅锗）底电池构成，或者由非晶硅薄膜电池作为顶电池，钙钛矿电池作为底电池的双叠层结构。在不同的子电池之间可以加入中间层连接。非晶硅，钙钛矿，纳米晶硅(晶体硅)三种材料的光学带隙非常匹配（1.75eV,1.5eV,1.12eV），可以分段吸收不同波段的光。非晶硅薄膜顶电池和纳米晶硅薄膜底（或者晶体硅，纳米晶硅锗，非晶硅锗）把钙钛矿夹在中间可以保护钙钛矿电池，减少其对大气和水对钙钛矿电池的影响。同时非晶硅顶电池可以吸收紫外光，对钙钛矿子电池起到保护作用。另外，顶层的非晶硅层比钙钛矿电池有更好的紫外和蓝光响应。弥补了钙钛矿中电池的不足。

附图说明

图1a.基于非玻璃衬底的非晶硅/钙钛矿/纳米晶硅（晶体硅，纳米硅锗，纳米非晶硅）三叠层太阳电池；

图1b.基于玻璃衬底的非晶硅/钙钛矿/纳米晶硅（晶体硅，纳米硅锗，纳米非晶硅）三叠层太阳电池；

图2a.非晶硅/钙钛矿/晶体硅三叠层太阳电池；

图2b.非晶硅/钙钛矿/HIT三叠层太阳电池；

图3a.玻璃衬底的非晶硅/钙钛矿双叠层太阳电池；

图3b.非玻璃衬底的非晶硅/钙钛矿双叠层太阳电池。

图中：1、非晶硅顶电池；2、钙钛矿底电池；3、纳米晶硅、纳米晶硅锗或非晶硅锗底电池；4、晶体硅底电池；5、HIT底电池。

具体实施方式

为了进一步说明本发明，列举以下实施实例。

实施例1：

本实施例是制备在156*156mm柔性衬底上，如图1a所示：

1.首先制备纳米晶硅（纳米硅锗或非晶硅锗）底电池，具体步骤为：在第一衬底a1上制备第一背电极a2，本实施例中a1为聚酰亚胺薄膜，厚度为50μm。首先制备Ag薄膜，其厚度范围为100-300nm（在此为200nm），所使用的方法为热蒸发或者溅射，之后制备透明导电薄膜（ITO（铟掺杂的氧化锡）,FTO（氟掺杂的氧化锡）,AZO（铝掺杂的氧化锌）,BZO（硼掺杂的氧化锌）中的一种），厚度为100-300nm（在此为200nm），本实施例制备的是AZO，所使用的方法为溅射。之后制备底电池，首先制备第一N型纳米晶硅薄膜a3，所使用的方法是PECVD（等离子增强化学气象沉积），薄膜厚度约20-25nm（在此为20nm），然后制备本征第一纳米晶硅（或纳米硅锗、或非晶硅锗）a4，其厚度范围为500-2000nm（在此为1000nm），所使用的方法为PECVD。本实施例制备的是纳米晶硅。然后再制备第一P型纳米晶硅薄a5,厚度为15nm，所使用的方法为PECVD。之后制备第一一中间层a6，a6在本实施例中为AZO，厚度为100nm，所使用的方法为PECVD。

2.制备钙钛矿中电池，具体步骤为首先制备第一电子传输层a7，本实施例中电子传输层的材料为TiO2，所使用的方法为旋涂，之后再制备第一钙钛矿光吸收层a8，本实施例中钙钛矿吸收层的材料为CH₃NH₃PbI₂Cl所使用的方法为旋涂，之后再制备第一空穴传输层a9，空穴传输层的材料为spiro-MeoTAD，所使用的方法为旋涂，然后再制备第一二中间层a10,a10的材料为ITO（铟掺杂的氧化锡），厚度为100nm,所使用的方法为电子束蒸发。

3.制备顶电池，具体步骤为首先制备第一N型非晶硅薄膜a11，厚度为20nm，所使用的方法为PECVD，之后再制备第一非晶I层a12，厚度为350nm，所使用的方法为PECVD。之后再制备第一P型硅薄膜a13，本实施中为P型非晶硅薄膜，厚度为15nm，所使用的方法为PECVD。

之后再制备第一前电极a14，本实施例中使用的是ITO薄膜，厚度约为70nm，所使用的方法为电子束蒸发。

最后在前电极表面制备第一栅线电极a15，细栅线的宽度为35μm，栅线的间距为0.5cm,本实施例所使用的方法为丝网印刷。

实施例2

本实施例三叠层太阳电池是制备在156*156玻璃衬底上，如图1b所示：

在第二玻璃b1上制备第二前电极b2，本实施例中前电极为BZO，厚度为800nm，所使用的方法LPCVD（低压化学气象沉积）。之后使用激光划线P1，划线的间距为1cm，线宽为45μm。所使用的激光为1024nm红光。

之后制备非晶硅顶电池，具体步骤为：首先制备第二P型硅薄膜层b3，本实施例中为P型碳化硅薄膜，厚度为15nm，所使用的方法为PECVD,然后制备第二非晶硅I层b4，其厚度为350nm，所使用的方法为PECVD。然后再制备第二N型硅薄膜层b5，厚度为25nm，所使用的方法为PECVD。之后制备第二一中间层b6。本实施例中中间层是ITO，所使用的方法为溅射。

制备钙钛矿中电池，具体步骤为首先制备第二空穴传输层b7，空穴传输层的材料为spiro-MeoTAD,所使用的方法为旋涂。之后再制备第二钙钛矿光吸收层b8，钙钛矿吸收层的材料为CH₃NH₃PbI₂Cl，所使用的方法为旋涂，之后再制备第二电子传输层b9，电子传输层的材料为TiO2，所使用的方法为旋涂，然后再制备第二二中间层b10。中间层的材料为ITO，厚度为100nm，所使用的方法为溅射。

制备底电池，具体步骤为在第二二中间层b10上首先制备第二P型硅薄膜b11，本实施例使用的是P型纳米晶硅薄膜，厚度为15nm，所使用的方法为PECVD，之后再制备第二纳米晶（纳米硅锗或非晶硅锗）I层b12，厚度为1200nm，所使用的方法为PECVD。之后再制备第二N型硅薄膜b13，本实施例中使用的是N型纳米晶硅薄膜，其厚度为25nm，所使用的方法为PECVD。

之后使用激光进行P2刻划，所使用激光的波长为532nm。P2刻划的间距为50μm。

之后再制备第二背电极b14，背电极由100nm AZO和200nm铝薄膜构成，所使用的方法为溅射。

最后用激光进行P3刻划，所使用的激光为绿光532nm。

实施例3

本实施例是制备在156*156N型硅片上。如图2a所示：

制备晶体硅底电池，首先将厚度为150μm的第三N-型硅片c1进行工业RCA清洗，之后在TMAH溶液中双面抛光，之后进行B（硼）扩散，形成第三P型扩散层c2扩散的方块电阻范围约为60omh/sq。之后进行后清洗工艺，去掉背结，在去掉背结的一面印刷银铝浆，使用烧结炉烧结制成第三电极c3。之后制备第三一中间层c4，在本实施例中，中间层为ITO,厚度为100nm，所使用的方法为溅射。

2.制备钙钛矿中电池，具体步骤为首先制备第三电子传输层c5，电子传输层的材料为TiO2,所使用的方法为旋涂，之后再制备第三钙钛矿光吸收层c6，本实施例中钙钛矿吸收层的材料为CH₃NH₃PbI₂Cl，所使用的方法为旋涂。之后再制备第三空穴传输层c7，空穴传输层的材料为spiro-MeoTAD，所使用的方法为旋涂，然后再制备第三二中间层c8。中间层的材料为ITO,厚度为100nm，所使用的方法为溅射。

3.制备顶电池，具体步骤为首先制备第三N型硅薄膜c9，本实施例中使用的是N型非晶硅薄膜，厚度为25nm，所使用的方法为PECVD，之后再制备第三非晶I层c10，厚度为350nm，所使用的方法为PECVD。之后再制备第三P型硅薄膜c11，本实施例中使用的是P型碳化硅薄膜，其厚度为15nm，所使用的方法为PECVD。

之后再制备第三前电极c12，本实施例中使用的是是ITO,厚度约为70nm，所使用的方法为溅射。

4.最后制备第三栅线电极c13，栅线的宽度为35μm，栅线的间距为0.5cm，本实施例所使用的方法为丝网印刷。

实施例4

本实施例是制备在156*156N型硅片上，以HIT型太阳电池作为底电池。如图2b所示：

1.制备HIT底电池，首先将厚度为150μm的第四N-型硅片d1在TMAH溶液中双面抛光，然后进行工业RCA清洗，在硅片d1的两面镀第四非晶硅I层1（d2）和第四非晶硅I层2（d3），厚度分别为5nm，之后再分别制备第四非晶硅N层d5,第四非晶硅P层d4,厚度分别为25nm和15nm，所使用的方法为PECVD,之后制备第四背电极d6，在本实施例中，背电极由ITO和栅线电极组成，ITO的厚度为70nm，所使用的方法为PECVD,栅线电极通过丝网印刷低温银浆得到。之后再制备中间层d7，在本实施例中第四一中间层d7的材料为ITO,厚度为100nm，所使用的方法为溅射。

2.制备钙钛矿中电池，具体步骤为首先制备第四电子传输层d8，电子传输层的材料为TiO2,所使用的方法为旋涂，之后再制备第四钙钛矿光吸收层d9，本实施例中钙钛矿吸收层的材料为CH₃NH₃PbI₂Cl，所使用的方法为旋涂。之后再制备第四空穴传输层d10，空穴传输层的材料为spiro-MeoTAD，所使用的方法为旋涂，然后再制备第四二中间层d11。中间层的材料为ITO,厚度为100nm，所使用的方法为溅射。

3.制备顶电池，具体步骤为首先制备第四N型硅薄膜d12，本实施例中使用的是N型非晶硅薄膜，厚度为25nm，所使用的方法为PECVD，之后再制备第四非晶硅I层d13，厚度为350nm，所使用的方法为PECVD。之后再制备第四P型硅薄膜d14，本实施例中使用的是P型碳化硅薄膜，其厚度为15nm，所使用的方法为PECVD。

之后再制备第四前电极d15，本实施例中使用的是是ITO,厚度约为70nm，所使用的方法为溅射。

4.最后制备第四栅线电极d16，栅线的宽度为35μm，栅线的间距为0.5cm，本实施例所使用的方法为丝网印刷。

实施例5

本实施例2叠层太阳电池是制备在156*156mm玻璃衬底上，如图3a所示：

在第五玻璃e1上制备第五前电极e2，本实施例中前电极为BZO，厚度为800nm，所使用的方法LPCVD。之后使用激光划线P1，划线的间距为1cm，线宽为45μm。所使用的激光为1024nm红光。

之后制备非晶硅顶电池，具体步骤为：首先制备第五P型硅薄膜层e3，本实施例中为P型碳化硅薄膜，厚度为15nm，所使用的方法为PECVD,然后制备第五非晶硅I层e4，其厚度为350nm，所使用的方法为PECVD。然后再制备第五N型硅薄膜层e5，厚度为25nm，所使用的方法为PECVD。之后制备第五中间层e6。本实施例中中间层是ITO，所使用的方法为溅射。

制备钙钛矿中电池，具体步骤为首先制备第五空穴传输层e7，空穴传输层的材料为spiro-MeoTAD,所使用的方法为旋涂。之后再制备第五钙钛矿光吸收层e8，钙钛矿吸收层的材料为CH₃NH₃PbI₂Cl，所使用的方法为旋涂，之后再制备第五电子传输层e9，电子传输层的材料为TiO2，所使用的方法为旋涂。

之后使用激光进行P2刻划，所使用激光的波长为532nm。P2刻划的线宽为50μm。

之后再制备第五背电极e10,本实施例中背电极e10为铝，厚度为100nm，所使用的方法为热蒸发。

最后用激光进行P3刻划，所使用的激光为绿光532nm。

实施例6：

本实施例是制备在156*156mm非玻璃衬底上的双叠层太阳能电池，如图3b所示：

1.首先制备纳米晶硅（纳米硅锗，非晶硅锗）底电池，具体步骤为：在第六衬底f1上制备第六背电极f2，本实施例中f1为聚酰亚胺薄膜，厚度为50μm。背电极由Ag薄膜和ITO薄膜构成，厚度分别为100nm和200nm，所使用的方法均为溅射。

2.制备钙钛矿子电池，具体步骤为首先制备第六电子传输层f3，本实施例中电子传输层的材料为TiO2，所使用的方法为旋涂，之后再制备第六钙钛矿光吸收层f4，本实施例中钙钛矿吸收层的材料为CH₃NH₃PbI₂Cl所使用的方法为旋涂，之后再制备第六空穴传输层f5，空穴传输层的材料为spiro-MeoTAD，所使用的方法为旋涂，然后再制备第六中间层f6,f6的材料为ITO，厚度为100nm,所使用的方法为溅射。

3.制备非晶硅子电池，具体步骤为首先制备第六N型非晶硅薄膜f7，厚度为20nm，所使用的方法为PECVD，之后再制备第六非晶I层f8，厚度为350nm，所使用的方法为PECVD。之后再制备第六P型硅薄膜f9，本实施中为P型非晶硅薄膜，厚度为15nm，所使用的方法为PECVD。

之后再制备第六前电极f10，本实施例中使用的是ITO薄膜，厚度约为70nm，所使用的方法为电子束蒸发。

最后在前电极表面制备第六栅线电极f11，细栅线的宽度为35μm，栅线的间距为0.5cm,本实施例所使用的方法为丝网印刷。

Claims

1.一种叠层太阳能电池，其特征在于：

该电池由非晶硅薄膜太阳能顶电池、钙钛矿薄膜太阳能中电池、纳米晶硅薄膜或纳米晶硅锗薄膜或非晶硅锗薄膜太阳能底电池三种子电池组件依次层状叠合构成。

2.按照权利要求1所述的叠层太阳能电池，其特征在于：

在不同子电池之间加入或不加入透明导电的中间层；

a.按从下至上的层叠方式依次为，第一衬底(a1)/第一背电极(a2)/第一纳米晶硅N层(a3)/第一纳米晶硅I层、纳米晶硅锗I层或非晶硅锗I层(a4)/第一纳米晶硅P层(a5)/第一一中间层(a6)/第一电子传输层(a7)/第一钙钛矿吸收层(a8)/第一空穴传输层(a9)/第一二中间层(a10)/第一非晶硅N层(a11)/第一非晶硅I层(a12)/第一非晶硅P层、或者非晶碳化硅P层或者纳米晶硅P层(a13)/第一前电极(a14)/第一栅线电极(a15)；

或b.按从上至下的层叠方式依次为，第二玻璃(b1)/第二前电极(b2)/第二非晶硅P层、或者非晶碳化硅P层或者纳米晶硅P层(b3)/第二非晶硅I层(b4)/第二非晶硅N层(b5)/第二一中间层(b6)/第二空穴传输层(b7)/第二钙钛矿吸收层(b8)/第二电子传输层(b9)/第二二中间层(b10)/第二P型硅薄膜层(b11)/第二纳米晶硅I层、纳米晶硅锗I层或非晶硅锗I层(b12)/第二N型硅薄膜层(b13)/第二背电极(b14)；

3.按照权利要求2所述的叠层太阳能电池，其特征在于：第一衬底(a1)包括不锈钢箔、铝箔、柔性玻璃、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚酰亚胺(PI)中的一种。

4.按照权利要求2所述的叠层太阳能电池，其特征在于：第二玻璃(b1)玻璃厚度为1-3mm，为超白玻璃。

5.按照权利要求2所述的叠层太阳能电池，其特征在于：第一前电极(a14),第二前电极(b2)包括FTO,AZO，ITO,BZO中的一种，膜厚范围为：500-1200nm。

6.按照权利要求2所述的叠层太阳能电池，其特征在于：非晶硅锗的厚度为500-1000nm，制备所使用的制备方法为PECVD。

7.一种叠层太阳能电池，其特征在于：

该电池由非晶硅薄膜太阳能顶电池、钙钛矿太阳能中电池、晶体硅太阳能底电池三种子电池组件依次层状叠合构成。

8.按照权利要求7所述的叠层太阳能电池，其特征在于：

在不同子电池之间加入或不加入透明导电的中间层；

c.基于N-型硅片的晶体硅底电池/第三一中间层(c4)/第三电子传输层(c5)/第三钙钛矿吸收层(c6)/第三空穴传输层(c7)/第三二中间层(c8)/第三非晶硅N层(c9)/第三非晶硅I层(c10)/第三非晶硅P层、或者非晶碳化硅P层、或者纳米晶硅P层(c11)/第三前电极(c12)/第三栅线电极(c13)；

或d.HIT类型的底电池/第四一中间层(d7)/第四电子传输层(d8)/第四钙钛矿吸收层(d9)/第四空穴传输层(d10)/第四二中间层(d11)/第四非晶硅N层(d12)/第四非晶硅I层(d13)/第四非晶硅P层、或者非晶碳化硅P层、或者纳米晶硅P层(d14)/第四前电极(d15)/第四栅线电极(d16)；

或者，不加入透明导电的中间层电池结构与上述c或d电池结构区别为无其中所述的中间层。

9.按照权利要求8所述的叠层太阳能电池，其特征在于：晶体硅底电池是基于N型硅片单晶硅或多晶硅太阳能电池，或者是HIT类型的电池,硅片的厚度为50-180μm。

10.按照权利要求8所述的叠层太阳能电池，其特征在于：N-型硅片的晶体硅底电池由第三背电极(c3)，第三N型硅片(c1)，第三P型掺杂层(c2)构成；

HIT类型的底电池由第四背电极(d6),第四非晶硅N层(d5),第四非晶硅I层1(d2)，第四N型硅片(d1),第四非晶硅I层2(d3)，第四非晶硅P层(d4)构成。

11.按照权利要求8所述的叠层太阳能电池，其特征在于：第三前电极(c12),第四前电极(d15)包括FTO,AZO，ITO,BZO中的一种，膜厚范围为：500-1200nm。

12.一种叠层太阳能电池，其特征在于：

该电池由非晶硅太阳能顶电池和钙钛矿太阳能底电池二种子电池组件依次层状叠合构成双叠层电池。

13.按照权利要求12所述的叠层太阳能电池，其特征在于：

在子电池之间加入或不加入透明导电的中间层；

e.按从上至下的层叠方式依次为，第五玻璃(e1)/第五前电极(e2)/第五非晶硅P层、或者非晶碳化硅P层、或者纳米晶硅P层(e3)/第五非晶硅I层(e4)/第五非晶硅N层(e5)/第五中间层(e6)/第五空穴传输层(e7)/第五钙钛矿吸收层(e8)/第五电子传输层(e9)/第五背电极(e10)；

或f.按从下至上的层叠方式依次为，第六衬底(f1)/第六背电极(f2)/第六电子传输层(f3)/第六钙钛矿吸收层(f4)/第六空穴传输层(f5)/第六中间层(f6)/第六非晶硅N层(f7)/第六非晶硅I层(f8)/第六非晶硅P层、或者非晶碳化硅P层或者纳米晶硅P层(f9)/第六前电极(f10)/第六栅电极(f11)；

或者，不加入透明导电的中间层电池结构与上述e或f电池结构区别为无其中所述的中间层。

14.按照权利要求1-13任一所述的叠层太阳能电池，其特征在于：

使用非晶硅薄膜电池作为顶电池，非晶硅薄膜电池可以吸收紫外光，避免钙钛矿子电池受到紫外光的损害，同时提高叠层电池的短波响应；

三种子电池组件时，钙钛矿子电池作为中电池，夹在两个子电池之间，两个子电池起到阻挡空气和水的作用，避免钙钛矿子电池受到空气和水的影响。

15.按照权利要求13所述的叠层太阳能电池，其特征在于：第五玻璃(e1)玻璃厚度为1-3mm，为超白玻璃。

16.按照权利要求13所述的叠层太阳能电池，其特征在于：第六衬底(f1)包括不锈钢箔、铝箔、柔性玻璃、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚酰亚胺(PI)中的一种。

17.按照权利要求13所述的叠层太阳能电池，其特征在于：第五前电极(e2),第六前电极(f10)包括FTO,AZO，ITO,BZO中的一种，膜厚范围为：500-1200nm。

18.按照权利要求2、8、10或13所述的叠层太阳能电池，其特征在于：非晶硅I层的厚度为150-350nm，制备所使用的制备方法为PECVD。

19.按照权利要求2、8或13所述的叠层太阳能电池，其特征在于：钙钛矿吸收层的厚度为50-500nm,制备所使用的制备方法为热蒸发或者旋涂。

20.按照权利要求2、8或13所述的叠层太阳能电池，其特征在于：纳米晶硅或者纳米晶硅锗的厚度为1000-3000nm。

21.按照权利要求2、8或13所述的叠层太阳能电池，其特征在于：

子电池之间有一个中间层，中间层的厚度为5-200nm，材料为透明导电薄膜ITO，AZO，FTO，BZO中的一种，制备所使用的方法为溅射或者电子束蒸发。